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Comandos Elétricos
CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
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VAMOS CONHECER JUNTOS O MARAVILHOSO MUNDO DO COMANDO ELÉTRICO INDUSTRIAL
Indice
12.Fusíveis.....................................................................................................43-46
13.Relé térmico de sobrecarga..........................................................................47-48
14.Relé falta de fase........................................................................................48-49
15.Relé sequencial de fases...............................................................................49
16.Relé supervisor trifásico ...............................................................................49-50
17.Relés de tempo...........................................................................................50-51
18.Botoiras e chaves de comando......................................................................52
19.Sinalizadores .............................................................................................53
20.Contatores.................................................................................................54-55
21.Motores Elétricos........................................................................................56-78
22.Tomadas Industriais....................................................................................79
23.Partidas de motores elétricos .......................................................................79-93
24.Instrumentos de medidas elétricas................................................................94-98
25.Transformadores de corrente........................................................................99-100
26.Relés de nível ............................................................................................101-102
27.Progamador diario semanal..........................................................................102-104
28.Acionamento com seleção de bomba.............................................................105-106
29.Sensores indutivos e capacitivos...................................................................106
COMANDOS ELÉTRICOS
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Dispositivos Elétricos Utilizados em Painéis de comandos
Os dispositivos utilizados normalmente em baixa tensão podem ser classificados, conforme esquema abaixo:
Além dos dispositivos mencionados acima, cita-se também os
disjuntores, como sendo o mais completo de todos, visto que este integra em um só componente as funções de seccionamento e proteção contra
sobrecargas e curto-circuito.
Dispositivos de Proteção
O universo de proteção de baixa tensão é composto de fusíveis, relés térmicos e relés eletromagnéticos que podem ter aplicações isoladamente ou em
conjunto, merecendo estudos detalhados em cada aplicação.
12. Fusíveis
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São os elementos mais tradicionais para proteção contra curto-circuito de
sistemas elétricos. Sua operação é baseada na fusão do “elemento fusível”, contido no seu interior. O “elemento fusível” é um condutor de pequena seção
transversal, que sofre, devido a sua alta resistência, um aquecimento maior
que o dos outros condutores, à passagem da corrente. O “elemento fusível” é um fio ou uma lâmina, geralmente de cobre,
prata, estanho, chumbo ou liga, colocado no interior de um corpo, em geral de porcelana ou esteatita, hermeticamente fechado. Possuem um indicador, que
permite verificar se operou ou não; ele é um fio ligado em paralelo com o elemento fusível e que libera uma mola que atua sobre uma plaqueta ou
botão, ou mesmo um parafuso, preso na tampa do corpo. Os fusíveis contêm em seu interior, envolvendo por completo o elemento, material granulado
extintor; para isso utilizam-se, em geral, areia de quartzo de Granulométrica conveniente.
Alem da tenção e corrente de trabalho dos fusíveis expressas em seu
corpo é utilizado a montagem com duas letras, sendo que a primeira letra,
denomina a "Faixa de Interrupção" , ou seja, que tipo de sobrecorrente o fusível irá atuar e a segunda letra, denomina a "Categoria de Utilização", ou
seja, que tipo de equipamento que o fusível irá proteger, que são elas:
Primeira letra:
"g" - Atuação para sobrecarga e curto
"a" - Atuação apenas para curto-circuito,
Segunda letra:
"L/G" - Proteção de cabos e uso geral
"M" - Proteção de Motores
"R"- Proteção de circuitos com semicondutotes
Sendo assim nas áreas industriais onde os circuitos elétricos, além de
fios, cabos, condutores, etc., contêm também motores, componentes, etc., os fusíveis de proteção mais utilizados devem ser de classe gL/gG.
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Os fusíveis de acordo com seu formato, forma de conexão e tempo de
atuação podem ser classificados em diferentes tipos entre eles estão:
1. Fusível Diametral (Tipo “D”)
Os fusíveis do tipo “D” são recomendados para uso tanto residencial quanto industrial. São construídos para correntes normalizadas de 2 a 63A,
tensão máxima 500V. Encontrado em dois tamanhos DII e DIII de acordo com sua corrente de ruptura e cores, são compostos por cinco partes onde temos
base, anel de proteção parafuso de ajuste, fusível e tampa.
No sistema "D" a troca de um fusível por outro de maior valor só é possível com a substituição do parafuso de ajuste (exceção: para 2, 4
e 6A, quando o parafuso tem a mesma bitola, embora diferenciado nas
cores).
TAMANHO
CORRENTE
NOMINAL (A)
TIPO
COR
DO SINCRONIZADOR
DIMENÇÃO
(mm)
DII
2 FDW-2S Rosa 6
4 FDW-4S Marrom 6
6 FDW-6S Verde 6
10 FDW-10S Vermelho 8
16 FDW-16S Cinza 10
20 FDW-20S Azul 12
25 FDW-25S Amarelo 14
DIII
35 FDW-35S Preto 16
50 FDW-50S Branco 18
63 FDW-63S Cobre 20
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2. Fusível Tipo NH
NH são as iniciais de Niederspannungs Hochleitungs, que em língua
alemã significa "Baixa Tensão e Alta Capacidade de Interrupção". Os fusíveis do tipo “NH” são
recomendados para uso industrial e devem ser manuseados apenas por
pessoal qualificado. São fabricados para correntes normalizadas de 4 a 630A,
capacidade e tensão máxima de 500V.
É composto basicamente por base fixadora é fusível onde pra remoção
do mesmo necessitamos de uma chave especial chamada punho saca fusível.
Na prática (por questões econômicas), costuma-se utilizar fusíveis do
tipo “D” até 63A e acima deste valor fusíveis do tipo “NH”.
3. Fusível Tipo Sitor
Os fusíveis SITOR são fusíveis ultra-rápidos apropriados em instalações industriais para a proteção
de semicondutores, tiristores, GTO's e diodos.
Possui Categoria de utilização gR / aR, atendendo
as correntes nominais de 32 a 710 A. Encontrado em dois tamanhos 1e 2, podendo ser usado em AC de 800
1000 V ou DC de 440 a 600 V.
Alem desse podemos encontrar outros tipos fusíveis com diferentes
aplicações tensão e correntes de trabalhos variadas mais o que não podemos esquecer é antes de aplicar um fusível em circuito ou em um motor sempre
olhar suas características e funcionalidade e aplicá-lo corretamente pra que não haja percas significativa.
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13. Relé Térmico de Sobrecarga
Os Relés de sobrecarga são dispositivos baseados no princípio de dilatação de partes termoelétricas (bi metálico). A operação de um relé está
baseada nas diferentes dilatações que os metais apresentam, quando submetidos a uma variação de temperatura.
São usados para proteger equipamentos elétricos, como motores e
transformadores, de um possível superaquecimento que podem ser causadas por diversos fatores como sobrecarga mecânica na ponta do eixo, tempo de
partida muito alto, rotor bloqueado, falta de fase, desvios excessivos de tensão e freqüência da rede.
Na figura está representado esquematicamente um relé térmico de sobrecarga. Este pode ser dividido em duas partes:
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Circuito principal ou de potência:
É composto por uma carcaça de material isolante, três bimetais de aquecimento, alavanca de desarme, terminais de entrada (1, 3 e 5) e
terminais de saída (2, 4 e 6).
Circuito auxiliar ou de comando:
Consiste basicamente dos contatos auxiliares (NA e NF) por onde circula a corrente de comando, botão de regulagem, botão de rearme (reset), botão
de seleção (manual e automático) e bimetal de compensação da temperatura (dá condições ao relé de operar na faixa de –20ºC a 50ºC sem modificação da
curva de desarme).
No caso de uma sobrecarga, os bimetais apresentarão uma curvatura
maior. Com isto ocorrerá o deslocamento da alavanca de desarme. Este deslocamento é transferido ao circuito auxiliar, provocando, mecanicamente, o
desarme do mesmo. A temperatura ambiente não afeta a atuação do relé, pois o bimetal de compensação sofrerá o mesmo deslocamento, mantendo assim a
relação inicialmente definida.
O relé permite que seu ponto de atuação, ou seja, a curvatura das lâminas, e o conseqüente desligamento, possam ser ajustados com auxílio de
um dial. Isto possibilita ajustar o valor de corrente que provocará a atuação do relé.
Com isso devemos observar algumas características importantes com
relação à escolha do relé de sobrecarga como corrente nominal do motor, numero de manobras, características da rede de alimentação que de vem ser
dimensionadas corretamente.
14. Relé de Proteção Falta de Fase (RPW-FF) WEG
O Relé Falta de Fase destina-se a proteção de sistemas trifásicos contra
uma possível falta de fases no sistema onde conectadas as três fases do
sistema a ser monitorado com amplitude de fase dentro dos limites
selecionado o relé comutam os contatos para posição de trabalho. Quando ocorre uma queda de uma fase com relação às outras para um valor abaixo do
valor limite do percentual ajustado ocorrerá a desenergização dos contatos de saída.
Possui um ajuste de sensibilidade onde ajusta o percentual de quebra de uma fase em relação à outra geralmente de 70 a 90% podendo vim também
com proteção do neutro onde é monitorada a tensão do neutro que deverá este estar conectado ao relé falta de fase quando este valor ultrapassar 20V
ocorrerá a desenergização do circuito.
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15. Relé de Proteção Seqüência de Fase (RPW-SF)
WEG
O Relé Seqüência de Fase destina-se a proteção de sistemas trifásicos
contra uma possível inversão de fase. Conectando-se o relé a rede com a seqüência das fases ligada corretamente, o relé de saída comuta os contatos
para a posição de trabalho quando ocorre à inversão da seqüência das fases ocorrerá a desenergização dos contatos interrompendo sistema.
16. Relé Supervisor Trifásico (RST) TRON
Energizando-se as fases L1, L2 e L3 com amplitude das fases dentro dos limites de tensão selecionados na escala com simetria dentro da faixa e com a
seqüência de fase correta, o relé comuta o seu contato liberando o possível comando. Ocorrendo alguma anomalia no sistema que acarreta em falta de
fase, assimetria entre fases, seqüência incorreta das fases ou ainda houver sub ou sobre tensão o relé irá desligar o circuito.
Veja a seguir as proteções integradas neste relé:
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Nessa condição podemos observar que teremos proteção contra todas as
anomalias que possa vim ocorrer nos sistemas com relação à alimentação do sistema.Este relé é bem versátil por está encorpado varias funções em um só
componente. Simplifica a montagem de diagramas alem de economia de espaço e orçamentos em circuitos para acionamentos de motores.
17. Relés de Tempo
São temporizadores para controle de tempos de curta ou longa duração.
Utilizados na automação de máquinas e processos industriais, especialmente em sequenciamento, interrupções de comandos e em chaves de partida.
Existem características especificas quanto ao funcionamento, números de contatos, seleções de temporização e aplicações. Quanto ao modo de operação
podemos encontras em diversos tipos os mais comuns são os com retardo na energização, pulso na energização, retardo na desenergização, cíclico e o
estrela triangulo.
1. Relé com retardo na Energização (RTW – RE)
Após a energização do relé, inicia-se a
contagem do tempo (T) ajustado no dial. Decorrido esse período ocorrerá a comutação
dos contatos de saída os quais permanecem nesse estado ate que a alimentação se
interrompida.
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2. Relé de Pulso (RTW – PE)
Apos a energização do relé, os contatos de saída são comutados instantaneamente e
permanecem acionados durante o período (T) ajustado no dial.
3. Relé Cíclico (RTW – CI)
Após a energização do relé, os contatos
de saída são acionados e desacionados
ciclicamente. Há um dial que determina o tempo (TON) em que os contatos
permanecem acionados, enquanto outro dial determina o tempo (TOFF) que em que os
contatos permanecem desacionados.
4. Relé Estrela – Triângulo (RTW – ET)
Após a energização do relé os contatos de saída estrela comutam instantaneamente,
permanecendo acionados durante o período (T) ajustado no dial. Após o tempo (TM) de
100ms os terminais triângulo serão então
selecionados e permanecem nesse estado ate que seja desalimentado.
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18. BOTOEIRAS E CHAVES DE COMANDO
As botoeiras, chaves fim de curso, botões de emergência, comutadores, são Elementos de comando, e são utilizados no ligamento e desligamento de
circuitos elétricos, suas características, especificações técnicas e cores ajudaram a identificação de processos. Possui contatos NA e NF que se
invertem ao acionar manualmente e retornam a posição de repouso através de molas.
Botão duplo botoeira tipo soco
Os blocos também possuem contatos NA e contatos NF como no exemplo abaixo.
Contato NF (1-3) contato NA (3-4) Quadro de cores de botões
Cada cor de botão indica um tipo de atividade, conforme descrito por
norma, sendo que cada empresa pode criar seu próprio padrão. O mais comum é utilizar vermelho para as funções Emergência e/ou desliga e verde e preto
para ligar.
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19. SINALIZADORES
Luminoso
São dispositivos que indicam através de sua cor, as condições na qual o motor está submetido.
Tabela de cores para os sinalizadores
Sonoros
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20. CONTATORES
O Contator é Chave de operação não manual, eletromagnética, que tem
uma única posição de repouso e é capaz de estabelecer, conduzir e interromper correntes em condições normais do circuito, inclusive sobrecargas
no funcionamento.
È acionado por um campo magnético que é produzido através da bobina, atraindo a parte móvel dos contatos, fazendo assim a movimentação dos
contatos principais e auxiliares. Para este sistema de acionamento, existem os anéis de curto-circuito,
que se situam sobre o núcleo fixo do contator e evitam o ruído devido à passagem da corrente alternada por zero.
Um entreferro reduz a remanência após a interrupção da tensão de comando e evita o “colamento” do núcleo. Após a desenergização da bobina
de acionamento, o retorno dos contatos principais (bem como dos auxiliares) para a posição original de repouso, é garantido através de molas (de
compressão).
Os principais elementos construtivos de um contator são: Contatos Principais e Auxiliares;
Núcleo;
Bobina; Molas;
Carcaça.
Contatos Principais
São contatos destinados ao seccionamento da corrente do circuito de força. Os contatos principais ou de força, são dimensionados com o objetivo
principal de estabelecer e interromper correntes de motores, podendo ainda, acionar cargas resistivas, capacitivas e outras.
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Contatos Auxiliares
São dimensionados para a comutação de circuitos auxiliares para
comando, sinalização e inter-travamento elétrico, entre outras aplicações. O
formato dos contatos auxiliares está de acordo com a função: normalmente aberto (NA) ou normalmente fechado (NF), podendo ser ainda adiantados ou
retardados, dependendo da linha e modelo do contator utilizado.
Quanto ao Número de Função os números 1 e 2 são próprios de contatos normalmente fechados
e 3 e 4 próprios de contatos normalmente abertos.
Terminais de contatos auxiliares: Os terminais dos circuitos auxiliares
devem ser marcados ou identificados nos diagramas, através de figura com dois números, a saber:
A unidade representa a função do contato;
A dezena representa a seqüência de numeração.
Exemplo:
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21. Motores Elétricos
O Motor elétrico é uma máquina destinada a transformar energia elétrica
em mecânica. Encontrados em corrente alternada(CA/AC) ou em corrente contínua(CC/DC) com diferentes classificações e especificações tecnicas.
Suas princinpais partes são o Rotor que é o eixo girante e o Estator composto de chapas finas de aço magnético tratadas termicamente para
reduzir ao mínimo as perdas por correntes parasitas e histerese. Estas chapas têm o formato de um anel com ranhuras internas (vista frontal) de tal maneira
que possam ser alojados enrolamentos que deverão criar um campo magnético no estator.
Funciona com os principios do magnetismo onde aplicação de tensão alternada nos enrolamentos do estator irá produzir um campo magnético
variante no tempo que devido à distribuição uniforme do enrolamento do estator irá gerar um campo magnético resultante girante na velocidade
proporcional à freqüência da rede trifásica. O fluxo magnético girante no estator atravessará o entreferro e por ser variante no tempo induzirá tensão
alternada no enrolamento trifásico do rotor. Como os enrolamentos do rotor estão curto circuitados essa tensão induzida fará com que circule uma corrente
pelo enrolamento do rotor o que por conseqüência ira produzir um fluxo magnético no rotor que tentará se alinhar com o campo magnético girante do
estator produzindo torque.
Na figura acima é indicado um “enrolamento trifásico”, que é
transformado por três monofásicos espaçados entre si de 120º. Se este enrolamento for alimentado por um sistema trifásico, as correntes I1, I2 e I3
criarão, do mesmo modo, os seus próprios campos magnéticos H1, H2 e H3. Estes campos são espaçados entre si de 120º. Além disso, como são
proporcionais às respectivas correntes, será defasado no tempo, também de
120º entre si e podem ser representados por um gráfico igual ao da figura 1.19. O campo total H resultante, a cada instante, será igual à soma gráfica
dos três campos H1, H2 e H3 naquele instante.
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Como o valor das tensões induzidas no rotor no caso de rotor bobinado
dependem da relação de espiras entre o rotor e o estator, o estator pode ser considerado como o primário de um transformador e o rotor como seu
secundario.
O Universo Tecnológico em Motores Elétricos
-Motor Síncrono
Os motores síncronos são motores de velocidade constante e
proporcional com a freqüência da rede. Os pólos do rotor seguem o campo girante imposto ao estator pela rede de alimentação trifásica. Assim, a
velocidade do motor é a mesma do campo girante. Este tipo de motor tem a sua aplicação restrita a acionamentos especiais,
que requerem velocidades invariáveis em função da carga (até o limite máximo de torque do motor). A sua utilização com conversores de freqüência
pode ser recomendada quando se necessita uma variação de velocidade aliada a uma precisão de velocidade mais apurada.
A rotação do eixo do motor (rotação síncrona) é expressa por:
Onde:
sn= Rotação síncrona (rpm);
f = Freqüência (Hz); 2p = Número de pólos
Note que o número de pólos do motor terá que ser sempre par, para formar os pares de pólos e que quanto maior o numero de pólos menor a
rotação. Para as freqüências e “polaridades” usuais, as velocidades síncronas são:
)(2
120rpm
p
fns
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-Motor Assíncrono
Os motores assíncronos ou de indução, por serem robustos e mais baratos, são os motores mais largamente empregados na indústria. Nestes
motores, o campo girante tem a velocidade síncrona, como nas máquinas síncronas.
Teoricamente, para o motor girando em vazio e sem perdas, o rotor teria também a velocidade síncrona. Entretanto ao ser aplicado o conjugado externo
ao motor, o seu rotor diminuirá a velocidade na justa proporção necessária
para que a corrente induzida pela diferença de rotação entre o campo girante (síncrono) e o rotor, passe a produzir um conjugado eletromagnético igual e
oposto ao conjugado externamente aplicado. Este tipo de máquina possui várias características próprias, que são
definidas e demonstradas em uma larga gama de obras dedicadas exclusivamente a este assunto.
A rotação do eixo do motor é expressa por:
Onde:
sn = Rotação síncrona (rpm);
f = Freqüência (Hz);
2p = Número de pólos; S = Escorregamento
Basicamente os motores assíncronos se subdividem em dois tipos principais, os quais são eles:
-Rotor de Gaiola
Os motores deste tipo também são comumente chamados de motores de
GAIOLA DE ESQUILO, pois seu enrolamento rotórico tem a característica de ser curto-circuitado, assemelhando-se a tal, como mostrado na figura a seguir:
Sp
fns 1
2
120
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-Rotor Bobinado
O motor de anéis possui a mesma característica construtiva do motor de
indução com relação ao estator, mas o seu rotor é bobinado com um enrolamento trifásico, acessível através de três anéis com escovas coletoras no
eixo. Graças à característica do ajuste da curva de conjugado x rotação em
função do aumento da resistência rotórica pela inclusão de resistores externos, são estes motores largamente utilizados no acionamento de sistemas de
elevada inércia e nos casos em que o conjugado resistente em baixas rotações seja alto comparativamente ao conjugado nominal.
Por outro lado, para acionamentos com baixa inércia, estes motores
podem apresentar correntes de aceleração reduzidas.
-Motor de Corrente Contínua
As máquinas de corrente contínua, em função do seu princípio de
funcionamento, permitem variar a velocidade de zero até a velocidade nominal aliada com a possibilidade de se ter conjugado constante. Esta característica é
de fundamental importância, pois dessa forma torna-se possível fazer o
acionamento em várias aplicações que exigem ampla faixa de variação de velocidade com uma ótima regulação e precisão de velocidade.
Sendo um sistema específico e direcionado a aplicações dedicadas, os motores de corrente contínua são dimensionados de forma a ter as suas
características definidas especialmente ao acionamento, vindo com isto a acarretar em uma elevação dos custos de
produção e ser considerado como uma máquina diferenciada, onde na maior parte
das situações é produzida sob encomenda. O sistema de acionamento por
corrente contínua é ainda um sistema largamente utilizado, pois em muitas
aplicações é necessário que se tenha uma ótima precisão de velocidade (até 0,01%),
principalmente nas aplicações de
sincronismo entre vários motores.
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Para que isto possa ocorrer, a maioria dos acionamentos CC são
realimentados, isto é, possuem no motor CC um taco gerador acoplado ao seu eixo que fornece informação da velocidade do motor com o intuito de melhorar
a sua regulação de velocidade. Outra característica destes motores é que possui em sua maioria
ventilação independente e classe de isolamento melhorada (classe F), para que permitam a sua operação em velocidades reduzidas sem problemas de sobre-
aquecimento e redução de sua vida útil. Os motores de corrente contínua permitem também a operação com
rotações além da rotação nominal, utilizando-se o que se caracteriza por "ENFRAQUECIMENTO DE CAMPO", que é o aumento da rotação através da
redução do fluxo magnetizante e conseqüente redução de torque, conforme
descrito na região II da figura a seguir
Característica do conjugado x rotação do motor CC
Motor Trifásico de Múltiplas Velocidades
Este tipo de motor proporciona velocidades diferentes em um mesmo eixo. Na grande maioria, são para apenas um valor de tensão, pois as
religações disponíveis geralmente permitem apenas a troca das velocidades. A
potência e a corrente para cada rotação são diferentes. Existem basicamente dois tipos: motor de enrolamentos separados e motor tipo Dahlander.
Motor de enrolamentos separados
Baseado em que a rotação de um motor elétrico (rotor gaiola) depende do número de pólos magnéticos formados internamente em seu estator, este
tipo de motor possui na mesma carcaça dois enrolamentos independentes e
bobinados com números de pólos diferentes. Ao alimentar um ou outro, se terá duas rotações, uma chamada baixa e outra, alta.
As rotações dependerão dos dados construtivos do motor, não havendo relação obrigatória entre baixa e alta velocidade. Exemplos: 6/4 pólos (1200 /1800
rpm); 12/4 pólos (600/1800 rpm), etc.
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Atenção: Ao alimentar uma das rotações, deve-se ter o cuidado de que a
outra esteja completamente desligada, isolada e com o circuito aberto, pelos seguintes motivos:
– não há possibilidade de o motor girar em duas rotações simultaneamente; – nos terminais não conectados à rede haverá tensão induzida gerada pela
bobina que está conectada (neste sistema tem-se construído basicamente um transformador trifásico);
– caso circule corrente no enrolamento que não está sendo alimentado surgirá um campo magnético que interferirá com o campo do enrolamento alimentado;
– não é interessante que circule corrente no bobinado que não está sendo utilizado, tanto por questões técnicas como econômicas (consumo de energia).
Essas são as razões pela quais os enrolamentos destes motores são fechados internamente em estrela (Y).
Motor Dahlander
É um motor com enrolamento especial que pode receber dois fechamentos diferentes, de forma a alterar a quantidade de pólos,
proporcionando, assim, duas velocidades distintas, mas sempre com relação 1:2.
Exemplos: 4/2 pólos (1800/3600 rpm); 8/4 (900/1800 rpm)
Motor de tripla velocidade
Um motor de três velocidades pode ser construído basicamente de duas
formas: três enrolamentos separados ou um enrolamento comum com um Dahlander.
É de extrema importância que o enrolamento Dahlander possa ser aberto
no segundo caso, pois, caso contrário, surgirão correntes induzidas quando for alimentado o enrolamento comum, que influenciarão no funcionamento do
motor.
Portanto, elas não podem existir. A razão para serem evitadas é que nesses motores tem-se exatamente o sistema de um transformador trifásico.
Os motores com três enrolamentos preferencialmente são fechados em estrela para evitar os mesmos problemas. Caso necessite da ligação triângulo, é
obrigatória a possibilidade de interrompê-la quando não estiver sendo alimentada.
Veremos adiante alguns conceitos básicos sobre algumas das medidas e
características feitas em motores elétricos.
Conjugado
Conjugado, também chamado de torque ou binário, é a medida do esforço necessário para girar o eixo. Para medir o esforço necessário para
fazer girar o eixo, não basta definir a força empregada, é preciso também dizer
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a que distância do eixo a força é aplicada. O esforço é medido pelo conjugado,
que é o produto da força pela distância. A unidade utilizada para o conjugado no Sistema Internacional de Unidades
(SI) é o Newton.metro (N.m).
Energia e potência mecânica
A potência mede a rapidez com que a energia é aplicada ou consumida, ou seja, a potência é a energia ou trabalho total realizado dividido pelo tempo
total para realizá-lo. A unidade utilizada para a potência mecânica no SI é o Watt (W), porém a unidade mais usual para a potência mecânica é o
c.v.(cavalo-vapor), equivalente a 736W.
Velocidade Nominal
É a velocidade (RPM) do motor funcionando à potência nominal, sob tensão e freqüência nominais. A velocidade nominal depende do escorregamento e da
velocidade síncrona.
Velocidade síncrona sn é função do número de pólos e da freqüência de alimentação:
Corrente e Tensão Nominal
É a corrente e a tensão que o motor absorve da rede quando funciona
à potência nominal, sob tensão e freqüência nominais. O valor da corrente nominal depende do rendimento ( ) e do fator de potência (cos ) do motor.
Os valores típicos de corrente, rendimento e fator de potência dos motores
geralmente são encontrados em catálogos de fabricantes.
Rendimento
O motor elétrico absorve energia elétrica da linha e a transforma em energia mecânica disponível no eixo. O rendimento define a eficiência com que
é feita esta transformação. Chamado potência útil (Pu), a potência mecânica disponível no eixo e, potência absorvida (Pa), a potência elétrica que o motor
retira da rede, o rendimento será a relação entre as duas, ou seja:
100)(
)(%
WPa
WPu
)(100
%1 rpm
snn s
)(2
120rpm
p
fns
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É importante que o motor tenha um rendimento alto, por dois motivos:
Primeiro, porque, um rendimento alto significa perdas baixas e, portanto,
um menor aquecimento do motor;
Segundo, porque, quanto maior o rendimento, menor a potência absorvida da linha, e, portanto, menor o custo da energia elétrica paga
nas contas mensais. O rendimento varia com a carga do motor.
Relações entre unidades de potência
Existe um fator de conversão pra podermos converter um valor de potência
expressa em uma determinada grandeza com, por exemplo, Watts para
c.v.(cavalo vapor) e visse versa.
cv 736,01kW kW359,1cv 1 cv 1,013868121HP
Escorregamento
Em um motor elétrico assíncrono, o rotor sempre irá girar com rotação abaixo da rotação do campo girante e, portanto, haverá corrente e torque (conjugado
eletromecânico) induzidos. A diferença relativa entre as velocidades do rotor e do fluxo do estator (síncrona) é conhecida como “escorregamento” e é
representada por:
Onde:
sn = Velocidade síncrona (rpm);
n = Velocidade rotórica (rpm); s = Escorregamento
100%
s
s
n
nns
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Sistemas de Corrente Alternada Trifásica
O sistema trifásico é formado pela associação de três sistemas monofásicos de tensões
U1, U2 e U3 tais que a defasagem entre elas seja de 120º, ou seja, os
“atrasos” de U2 em relação a U1, de U3 em relação a U2 e de U1 em relação a U3 sejam iguais a 120º (considerando um ciclo completo = 360º). O sistema é
equilibrado, isto é, as três tensões têm o mesmo valor eficaz U1 = U2 = U3 conforme figura
Ligando entre si os três sistemas
monofásicos e eliminando os fios desnecessários, tem-se um sistema trifásico:
três tensões U1, U2 e U3 equilibradas, defasadas entre si de 120º e aplicadas entre
os três fios do sistema. A ligação pode ser feita de duas maneiras, representadas nos
esquemas seguintes. Nestes esquemas costuma-se representar as tensões com
setas inclinadas ou valores girantes, mantendo entre si o ângulo correspondente à defasagem (120º).
-Ligação Triângulo
Ligando-se os três sistemas monofásicos entre si, como indica a figura abaixo, podem-se eliminar três fios, deixando apenas um em cada ponto de
ligação, e o sistema trifásico ficará reduzido a três fios L1, L2 e L3.
Tensão de linha (UL): É a tensão nominal do
sistema trifásico aplicada entre dois quaisquer dos três fios L1, L2 e L3.
Corrente de linha (IL): É a corrente em qualquer um dos três fios L1, L2, e L3.
Tensão e corrente de fase (U1 e I1): É a tensão e corrente de cada um dos
três sistemas monofásicos considerados.
Examinando o esquema da figura, vê-se que:
fUU1
ff III .732,1.31
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Exemplo: Têm-se um sistema equilibrado de tensão nominal 220 volts. A corrente de linha medida é 10A(ampères). Ligando a este sistema uma carga
trifásica composta de três cargas iguais em triângulos, qual a tensão e a corrente em cada uma das cargas?
Tem-se VUU f 2201 (volts) em cada uma das cargas.
Se fII .732,11 , tem-se que AII ff 77,5732,110 (ampares) em cada uma das
cargas.
-Ligação Estrela
Ligando um dos fios de cada sistema monofásico a um ponto comum aos três, os três fios restantes formam um sistema trifásico em estrela. Às vezes, o
sistema trifásico em estrela é “a quatro fios”, ou “com neutro”. O quarto fio é ligado ao ponto comum às três fases. A tensão de linha ou tensão nominal do
sistema trifásico e a corrente de linha são definidas do mesmo modo que na ligação triângulo.
Quando se liga uma carga trifásica em estrela, e a potência das cargas
em cada fase for igual, não há necessidade de se ligar o ponto central (comum) ao neutro, pois não irá circular corrente alguma por este ponto,
neste caso tem-se um sistema equilibrado.
Caso as potências forem diferentes deve-se ligar o ponto central ao neutro, pois do contrário ficariam tensões diferentes em cima de cada carga e teríamos
um sistema desequilibrado.
Examinando o esquema da figura acima se vê que:
fII1
ff UUUU .732,1.3 11
Exemplo: Tem-se uma carga trifásica composta de três cargas iguais; cada
carga é feita para ser ligada a uma tensão de 220 volts, absorvendo 5,77A (ampères). Qual a tensão nominal do sistema trifásico que alimenta esta carga
em suas condições normais (220 volts e 5,77 ampères) Qual a corrente de linha?
Tem-se:
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VU f 220 (volts) normal de cada carga;
VUU 380220732,1 11
77,51 fII
Placa de Identificação de motores Elétricos
Na placa de identificação encontramos todos os dados importantes e necessários para aplicação e uso do motor como tensões de aplicação,
correntes, forma de ligações, classe de isolamento entre outros dados que
auxiliam a montagem e a identificação do motor.
Podemos encontrar alguns dados importantes na placa de identificação como:
Corrente nominal (In)
A corrente nominal é lida na placa de identificação do motor, ou seja, aquela que o motor absorve da rede quando funcionando à potência nominal,
sob tensão e freqüência nominais. Quando houver mais de um valor na placa de identificação, cada um
refere-se à tensão ou a velocidade diferente.
Corrente de partida (Ip/In)
Os motores elétricos solicitam da rede de alimentação, durante a partida, uma corrente de valor elevado, da ordem de 6 a 10 vezes a corrente nominal.
Este valor depende das características construtivas do motor e não da carga acionada. A carga influencia apenas no tempo durante o qual a corrente de
acionamento circula no motor e na rede de alimentação (tempo de aceleração do motor).
A corrente é representada na placa de identificação pela sigla Ip/In (corrente de partida / corrente nominal).
Atenção: Não se deve confundir com a sigla IP, que significa grau de
proteção.
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Grau de Proteção (IP)
É a indicação das características física dos equipamentos elétricos, referenciando-se a permissão da entrada de corpos estranhos para seu
interior. É definido pelas letras IP seguidas por dois algarismos que representam:
1º algarismo: indica o grau de proteção contra a penetração de corpos sólidos
estranhos e contato acidental.
2º algarismo: indica o grau de proteção contra a penetração de água no interior do equipamento.
Exemplo: grau de proteção IP54: proteção completa contra toques, acúmulo
de poeiras nocivas e respingos de todas as direções.
Fator de Serviço
Fator de serviço é um multiplicador que, quando aplicado à potência
nominal do motor elétrico, indica a carga que pode ser acionada continuamente sob tensão e freqüência nominais e com limite de elevação de
temperatura do enrolamento. Os valores de rendimento (η), fator de potência (FP) e velocidade podem
diferir dos valores nominais, mas o conjugado, a corrente de rotor bloqueado e o conjugado máximo (Cmáx) permanecem inalterados.
A utilização do fator de serviço implica uma vida útil inferior àquela do motor com carga nominal.
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O fator de serviço não deve ser confundido com a capacidade de
sobrecarga momentânea que o motor pode suportar. Para este caso, o valor é geralmente de até 60% da carga nominal durante 15 segundos.
Exemplo 1: motor 5 cv e FS 1,10
Carga máxima admissível no eixo = 5 cv x 1,10 = 5,5 cv
Exemplo 2: motor In 8,7A e FS 1,15 Corrente máxima admissível = 8,7 A x 1,15 = 10,005 A
Categoria
Um motor elétrico não apresenta o mesmo conjugado para diferentes rotações. À medida que vai acelerando, o valor do conjugado altera, adquirindo
valores que vão depender das características de construção do motor (normalmente do formato do rotor). A variação do conjugado não é linear e
não existe relação de proporcionalidade com a rotação. Existem três categorias de conjugados definidos por norma que
determinam a relação do conjugado com a velocidade e a corrente de partida
dos motores trifásicos, sendo cada adequada a um tipo de carga.
Categoria N – conjugado de partida normal, corrente de partida normal, baixo escorregamento. As maiores partes dos motores encontrados no mercado
pertencem a esta categoria, e são indicados para o acionamento de cargas normais como bombas e máquinas operatrizes.
Categoria H – conjugado de partida alto, corrente de partida normal, baixo
escorregamento. Empregado em máquinas que exigem maior conjugado na partida como
peneiras, transportadores carregadores, cargas de alta inércia e outros.
Categoria D – conjugada de partida alto, corrente de partida normal, alto escorregamento (superior a 5%). Usado em prensas concêntricas e máquinas
semelhantes, onde a carga apresenta picos periódicos, em elevadores e cargas
que necessitem de conjugado de partida muito alto e corrente de partida limitada.
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Alem dessas categorias ainda podemos encontrar outras duas categorias que
são elas:
Categoria NY – Esta categoria inclui os motores semelhantes aos de categoria
N, porém, previstos para partida estrela-triângulo. Para estes motores na ligação estrela, os valores mínimos do conjugado com rotor bloqueado e do
conjugado mínimo de partida são iguais a 25% dos valores indicados para os motores categoria N.
Categoria HY – Esta categoria inclui os motores semelhantes aos de categoria
H, porém, previstos para partida estrela-triângulo. Para estes motores na ligação estrela, os valores mínimos do conjugado com rotor bloqueado e do
conjugado mínimo de partida são iguais a 25% dos valores indicados para os motores de categoria H.
Classes de Isolamento
Como visto acima, o limite de temperatura depende do tipo de material
empregado. Para fins de normalização, os materiais isolantes e os sistemas de isolamento (cada um formado pela combinação de vários materiais) são
agrupados em classes de isolamento, cada qual definida pelo respectivo limite de temperatura, ou seja, pela maior temperatura que o material pode suportar
continuamente sem que seja afetada sua vida útil.
As classes de isolamento utilizadas em máquinas elétricas e os respectivos limites de temperatura conforme NBR 7094 são as seguintes:
Classe A (105ºC); Classe E (120ºC); Classe B (130ºC);
Classe F (155ºC); Classe H (180ºC).
As classes B e F são as comumente utilizadas em motores normais.
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Tipos de Motores quanto ao número de terminais
Motores com três (3) terminais: São motores preparados para receber apenas uma tensão, alimentados
diretamente com as três fases R, S e T em seus terminais de ligações,
portanto, deve-se observar a tensão de alimentação da rede e a tensão de alimentação do motor antes de conectar os terminais do motor a rede.
Podendo vim com dois fechamentos internos que são eles:
Motores com seis (6) terminais:
São motores Preparados para receber duas tensões de alimentação, dependendo da forma de ligação das bobinas podemos organizá-las a fim de adequá-
las a tensão desejada de forma que ao observarmos sempre a menor tensão será ligado em triângulo e a maior estrela.
Observe que agora temos autonomia com os seis (6) terminais das três (3) bobinas do
motor possibilitando as duas formas de ligações. Exemplo:
Motor seis (6) terminais 220V/380V
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De modo que se observamos o comportamento da tensão de alimentação
das bobinas podemos notar que:
Motor seis (6) terminais 380V/660V
De mesmo modo veremos:
VVbobina
VVbobina
VlinhaVbobina
220
732,1380
3
VVbobina
VlinhaVbobina
220
VVbobina
VlinhaVbobina
380
VVbobina
VVbobina
VlinhaVbobina
380
732,1660
3
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Obs.: Devemos observar que a maior tensão sempre deverá ser ligada em
estrela e a menor tensão em triângulo, portanto devesse analisar a tensão da rede antes de ligar as bobinas.
Motores com nove (9) terminais
São motores que poderão operar com duas tensões, porem a maior
tensão sempre o dobro da menor. Existem dois tipos de motores de nove terminais com relação ao tipo de ligação interna tendo em vista que algumas
ligações já virão feitas internamente às bobinas.
Um dos possíveis tipos de motores de nove (9) terminais é o motor com
fechamento em triângulo onde se observa as seguintes condições:
O fechamento dos possíveis terminais
10, 11 e 12 já estão interligados com 1, 2 e 3 permitindo a operação de duas tensões
dependendo do modo como são organizadas as bobinas.
Para motores de nove (9) terminais com tensões de 220V/440V será possível as
seguintes ligações:
Deforma que se observamos o comportamento das tensões veremos que:
Triangulo paralelo para 220v
Como no fechamento
em triangulo a tensão de
fase é igual à tensão de linha e as bobinas estão ligadas de
forma paralela às tensões das bobinas terão a mesma
tensão de alimentação da rede, ou seja:
VVbobina
VlinhaVbobina
220
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Triângulo serie para 440v
No caso desse fechamento podemos observar que as bobinas estão ligadas em serie onde a tensão de fase será igual à tensão de linha mais nas
bobinas terão uma redução de tensão, por serem iguais e
possuírem as mesmas características ôhmicas, ou seja,
possuir o mesmo valor de resistência, e como no estão em
serie a tensão de linha será
dividida igualmente entre elas
sendo assim podemos dizer que:
Outro possível tipo de motores de nove (9) terminais é o motor com
fechamento em estrela onde se observa as seguintes condições:
O fechamento dos possíveis terminais
10, 11 e 12 já está interligado entre si internamente permitindo a operação de duas
tensões dependendo do modo como são organizadas as bobinas.
Para motores de nove (9) terminais com tensões de 380V/760V será
possível as seguintes ligações:
VVbobina
VVbobina
VlinhaVbobina
220
2440
2
VVlinha
VFaseVlinha
440
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Conforme veremos as seguintes condições com relação à tensão:
Nesse caso como vemos as
bobinas estão ligadas em estrela-paralela onde veremos que a
tensão de fase, ou seja, a tensão nas bobinas será dividida por 3
da tensão de linha assim temos
que:
Nesse outro fechamento que vemos a baixo, a maior tensão a de linha
fica entre os terminais das bobinas que estão ligadas em serie assim teremos três tensões a de linha a de fase e a das bobinas de forma que termos:
Motores com doze (12) terminais São motores que podem operar com quatro tensões diferentes de onde temos
liberdade entre os doze (12) terminais das seis bobinas de enrolamento do motor.
Diferente do motor de nove terminais que opera apenas com duas tensões veremos que ele
poderá operar com as tensões 220V, 380V, 440V e 760V dependendo de sua forma de
ligação.
VVbobina
VVbobina
VlinhaVbobina
220
732,1380
3
VVbobinas
VVfaseVbobinas
VlinhaVfaseVbobinas
440
732,1760
3
VVbobina
VVbobina
220
2440
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Fechamento em Triângulo:
Fechamento em Estrela:
Obs.: O comportamento da tensão e corrente no motor de doze terminais é
semelhantes as do de nove terminais onde podemos observar que sempre temos que organizar as bobinas de tal forma que cada uma receba sempre a
menor tensão do motor não levando em conta que tensão vá alimentá-lo, mas de todo medo um motor elétrico não deve ter o rendimento alterado de
maneira considerável quando funcionando com tensões 10% acima ou abaixo do valor nominal, desde que tenha a freqüência no valor nominal. Se a
freqüência variar ao mesmo tempo da tensão, o somatório das duas variações não deve ultrapassar o limite de 10%.
Para a freqüência o valor limite é de 5%, tanto superior como inferior. Esses valores são determinados por normas específicas.
Um motor elétrico trifásico pode ser ligado em freqüências diferentes,
desde que se observem as variações das características que ocorrerão. Aliás,
isto é feito com muita intensidade em máquinas que necessitam controle de velocidade.
Exemplo: Ligando-se um motor para 50 Hz em 60 Hz:
– a potência é a mesma; – a corrente nominal é a mesma;
– a corrente de partida diminui em 17%; – o conjugado de partida diminui em 17%;
– o conjugado máximo diminui em 17%; – a velocidade nominal aumenta em 20%.
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Possíveis Falhas em Motores Elétricos
DEFEITOS POSSÍVEIS CAUSAS
Motor não
Consegue Partir
Falta de tensão nos bornes do motor; Baixa tensão de alimentação;
Conexão errada;
Numeração dos cabos trocada;
Carga excessiva; Platinado aberto;
Capacitor danificado;
Bobina auxiliar interrompida.
Baixo Torque de
Partida
Ligação interna errada;
Rotor falhado;
Rotor descentralizado; Tensão abaixo da nominal;
Freqüência abaixo da nominal;
Freqüência acima da nominal;
Capacitância abaixo da especificada; Capacitores ligados em série ao invés de
paralelo.
Corrente Alta à
Vazio
Entreferro acima do especificado;
Tensão acima do especificado;
Freqüência abaixo do especificado; Ligação interna errada;
Rotor descentralizado;
Rotor arrastando;
Rolamentos com defeito; Tampas com muita pressão ou mal
encaixadas; Chapas magnéticas sem tratamento; Capacitor permanente fora do especificado;
Platinado/centrífugo não abrem.
Corrente Alta em
Carga
Tensão fora da nominal;
Sobrecarga;
Freqüência fora da nominal;
Correias muito esticadas; Rotor arrastando no estator.
Resistência de Isolamento Baixa
Isolantes de ranhura danificados;
Cabinhos cortados; Cabeça de bobina encostando-se à carcaça;
Presença de umidade ou agentes químicos;
Presença de pó sobre o bobinado.
Sobreaquecimento Ventilação obstruída;
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do Motor
Ventilador menor;
Tensão ou freqüência fora do especificado;
Rotor arrastando; Rotor falhado;
Estator sem impregnação;
Sobrecarga;
Rolamento com defeito; Partidas consecutivas;
Entreferro abaixo do especificado;
Capacitor permanente inadequado; Ligações erradas.
DEFEITOS POSSÍVEIS CAUSAS
Sobreaquecimento do Motor
Ventilação obstruída;
Ventilador menor; Tensão ou freqüência fora do especificado;
Rotor arrastando;
Rotor falhado;
Estator sem impregnação; Sobrecarga;
Rolamento com defeito;
Partidas consecutivas;
Entreferro abaixo do especificado; Capacitor permanente inadequado;
Ligações erradas.
Alto Nível de
Ruído
Desbalanceamento;
Eixo torto;
Alinhamento incorreto;
Rotor fora de centro; Ligações erradas;
Corpos estranhos no entreferro;
Objetos presos entre o ventilador e
defletora; Rolamentos gastos;
Combinação de ranhuras inadequadas;
Aerodinâmica inadequada.
Vibração Excessiva
Rotor fora de centro;
Desbalanceamento na tensão da rede; Rotor falhado;
Ligações erradas;
Rotor desbalanceado;
Mancais com folga; Rotor arrastando;
Eixo torto;
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Simbologia
Ao desenharmos um circuito elétrico, onde aparecem vários
componentes, representamos esses através de símbolos, com o objetivo de
facilitar a construção do desenho. Embora existam normas que padronizam esses símbolos, a realidade é que encontramos nas indústrias uma variedade
muito grande de símbolos para um mesmo componente, pois algumas empresas preferem criar simbologia própria onde pode fugir da regra do que
seguir determinação da norma. Apesar de tudo, com uma boa observação, é possível para o profissional de a área decifrar todos os símbolos que
eventualmente se possa encontrar. Esses são os símbolos mais usuais que encontramos em desenhos de circuitos
elétricos industriais.
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22. Tomada Industrial
A tomada industrial é usada na alimentação de máquinas que requerem
correntes de valores maiores, normalmente acima de 16 A. Existem em diversas formas físicas e com variado número de pólos (3F + N + T, 2F + N,
3F + N etc.).
Os tipos mais utilizados são modelos à prova de explosão modelo à prova de
umidade, gases, vapores e pós, modelo à prova de explosão.
Na instalação destas tomadas é importante criar um padrão para a conexão
dos fios evitando-se problemas com seqüência de fases e outros condutores.
Na maioria dos fabricantes, a cor da tomada irá definir a tensão de Isolação:
Rosa ........... 24v Amarelo.......110/130V
Azul .............220/240V Vermelho......380/440V
Preto..............600V
23. PARTIDAS DE MOTORES ELÉTRICOS
Sempre que a instalação permitir, o tipo de partida deve ser direta, já
que o motor foi projetado para estas condições (corrente e tensões nominais). As maneiras de ligar um motor são basicamente divididas em dois grupos:
partida direta e partida indireta. Já as formas de comandar os motores são variadas, e não existe um esquema definido, somente padrões (normas) de
instalação.
A corrente elevada de partida do motor ocasiona as seguintes conseqüências prejudiciais:
Acentuada queda de tensão no sistema de alimentação da rede, o que ocasiona interferências em equipamentos instalados no sistema;
Exigência de superdimensionamento de condutores e componentes, pois se não feito isto, ocorre à redução drástica da vida útil destes;
A imposição das concessionárias de energia elétrica, que limitam a queda de tensão na rede;
Existem limites de potência para cada tensão de rede, conforme
determinação da concessionária local, sendo na maioria dos casos de 5 cv nas redes de 220/127 V e de 7,5 cv nas redes de 380/220 V.
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Para evitar estes problemas, pode-se utilizar um sistema de partida com
redução de tensão e conseqüente redução da corrente que veremos mais a diante.
Para começarmos a entender os tipos de partidas primeiro temos que compreender os tipos de diagramas que normalmente encontraremos inseridos
nos comandos. Emposse de uma simbologia inserida em diagramas será dividia em dois circuitos, o de força e o circuito de comando sendo assim têm-
se:
Circuito ou diagrama de Força – é onde estão inseridas as ligações passo a passo das cargas a serem acionadas. É onde geralmente encontramos os
contatos principais dos componentes tanto de acionamento quanto de proteção
Circuito ou diagrama de comando – é onde estão inseridas as ligações dos componentes que acionará a carga. É onde encontramos os contatos auxiliares
dos componentes de acionamento e proteção de forma a comandar as cargas.
Tipos de partidas
-Partida direta Neste caso o motor parte com valores de conjugado (torque) e corrente
de partida plena, pois suas bobinas recebem tensão nominal da rede. É o tipo de partida com o custo relativamente mais barata devido ao
numero de componentes da instalação. O motor recebe a tensão nominal da rede por tanto se deve observar a maneira correta do fechamento do motor e
se atende os limites de potência exigidos pelas concessionárias de energias.
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Para compreendermos o diagrama de força podemos observar que após
C1 ser acionado as fases que já passam pelos fusíveis serão lançadas diretamente no motor onde para acionar C1 se observamos no diagrama de
comando teremos após o fusível de proteção do comando os contatos 95-96 do relé de sobrecarga que atuara no desligamento do sistema e acionará o
contato 97-98 sinalizando uma eventual sobrecarga no motor e relé falta de fase que atuará caso haja uma possível falta de fase, a botoeira B1 acionara a
partida no motor energizando C1 que após acionado comutará o contato 13-14 que atuara como contato de selo no sistema e B0 acionado cortam a
alimentação do sistema desacionando o mesmo.
Esse se trata de um método mais simples de acionamentos de motores como comentado o único trabalho que teremos é acionar o contator principal
para lançarmos as fases no motor um cuidado básico que devemos ter e no
fechamento do motor para que fique compatível com a da rede em uso e se o a potencia do motor não ultrapassa a permitida pela concessionária.
-Partida Direta com Reversão
Da mesma forma que a partida direta o motor receberá a tensão nominal da rede onde agora podendo mudar a rotação do motor fazendo assim a
inversão de fases que vão para o motor. Veremos duas formas de reversão a primeira será a reversão simples
onde temos que desligar o comando para poder ter acesso a outra rotação assim temos:
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Aqui veremos dois contatores cada um responsável por um sentido de
rotação C1 responde por lançar R, S e T e C2 responde por lançar T, S e R e a adição de mais um dispositivo de proteção na rede que é o relé falta de fase
que atuará na proteção contra uma possível falta de umas das fases para o
motor. De forma a observamos de maneira alguma poderá ser acionado os dois contatores ao mesmo tempo isso implicaria em um curto-circuito na rede.
Nesse comando continuaremos com a proteção do fusível do relé de sobrecarga e mais um dispositivo que é o falta de fase que quando posicionada
as três fases no mesmo ele comutará seu contado que esta no estado inicial 15-16 para 15-18 liberando o acionamento do comando se houver alguma
anormalidade nas fases ele comutará de volta para sua posição inicial desacionando o sistema.
Nesse comando teremos duas botoeiras pra acionamento cada uma
responsável por um sentido de rotação e já como os contatores não podem entrar de formas simultâneas tem que existir algum mecanismo que impeça o
possível acionamento, sendo assim verá que existe em cada linha de acionamento contatos fechados chamados de contatos de inter-travamento
que fará o travamento por contatos, ou seja, para acionarmos um temos que primeiro desacionar o que está acionado para ter acesso ao outro, dessa forma
vemos que ao pressionar B1 alimentará C1 que comutará seus contatos 13-14 retendo-se e o 21-22 inter-travando a bobina de C2, onde mesmo que eu
pressione B2 não terei acesso a inversão de rotação, inicialmente devemos primeiramente desacionar o comando pela botoeira B0 para que os contatos de
C1 retorne a posição inicial.
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Em seguida teremos acesso a inversão por B2 que ao pressionada
alimenta C2 comutando seus contatos 13-14 retendo-se e o 21-21 inter-travando a bobina de C1 para uma nova inversão teremos que pressionar B0
novamente. O outro tipo de partida direta com reversão que poderemos encontrar é a
reversão instantânea onde não precisamos desativar o comando para ter acesso à reversão, ou seja, basta que pressione a outra botoeira pra inverter
automaticamente a rotação com isso podemos também automatizar a inversão de fases com alguns dispositivos então poderemos ter a uma reversão
instantânea manual e automática no mesmo comando não precisando alterar o diagrama de força assim temos:
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Nesse comando utilizamos uma chave manual com trava para selecionar
de que modo o comando funcionara manual ou automático e um temporizador cíclico pra o comando operar em modo automático.
Como todo comando terá de início os dispositivos de proteção então vermos o contato 95-96 do relé de sobrecarga e o contato 15-18 do falta de
fase já tendo em vista que o sistema já esta alimentado com as três fases o relé comutará o contato do 15-16 para 15-18. Logo apos vêem a chave que
selecionará o modo de operação, uma chave manual três posições com trava onde uma seleciona a posição operação manual a outra posição automática e o
outro comando desligado. Com a chave manual na posição comando manual acionado BC10 13-14
estando em acionamento o comando estará à espera da seleção manual da rotação onde B1 3-4 aciona rotação sentido horário alimentando a bobina de
C1 que comutará seus contatos 13-14 retendo-se e 21-22 na outra linha de comando que fará o inter-travamento mecânico impedindo que C2 acione-se
antes que C1 seja desacionado no mesmo tempo B1 1-2 na outra linha de
comando ira desacionar instantaneamente C2 caso ele esteja acionado. Pressionando B2 seu contato 1-2 desacionará a linha de comando onde C1 esta
retornando seus contatos a posição inicial e liberando a possibilidade de acionamento de C2 que será acionado pelo contato 3-4 da botoeira B2 que por
sua vez ira comutar os seus contatos 13-14 retendo-se e o 21-22 que fará o inter-travamento em C1. Observe que não mais precisaremos desativar o
circuito pra ter acesso à outra rotação às botoeiras desacionará instantaneamente quem estiver em funcionamento para dar acesso à outra
rotação. No caso de desligamento do circuito em posição manual basta pressionar
a botoeira B0 1-2 que cortará toda a alimentação ou comutar a chave manual para posição desligado.
Se optarmos pela posição automática terá que comutar a chave manual pra a posição comando automático onde se observarmos no comando veremos
que pra mesma posição terá dois blocos de contatos para acionar a mesma
posição com isso vamos analisar o primeiro bloco o BC20 13-14 depois de comutado alimentará diretamente o temporizado cíclico que por sua vez atuará
comutando ciclicamente os seus contatos, ou seja, de inicio já estará comutado 15-16 após contar o tempo “off” comutará para 15-18 que iniciara a
contagem do tempo “on”repetido o ciclo de comutação automaticamente. Após comutar BC20 13-14 o BC20 23-24 também será comutado dando
acesso à passagem de corrente para o contato 15 do temporizado cíclico que fará a alimentação das bobinas de C1 pelo contato 15-18 e C2 pelo contato 15-
16 alternado ciclicamente. Observe que ao operarmos no modo manual se não existisse o bloco de
contato BC20 23-24 quando acionado C2 também iria ser acionado o temporizado pelo seu próprio contato 15-16 então ao colocarmos no modo
manual pelo BC10 13-14 desativará essa possibilidade pelo contato 23-24 do BC20 que estará aberto só sendo acionado quando operar no modo
automático.
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-Partida Estrela – Triângulo Consiste na alimentação do motor com redução de tensão nas bobinas,
durante a partida.Na partida executa-se ligação estrela no motor (apto a receber tensão de estrela), porém, alimenta-se com tensão de triângulo, ou
seja, tensão da rede. Assim, as bobinas do motor recebem aproximadamente 58% (1/ 3) da tensão que deveriam receber após a partida o motor deve ser
ligado em triângulo, assim as bobinas passam a recebera tensão nominal.
Este tipo de chave proporciona redução da corrente de partida para aproximadamente 33% de seu valor para partida direta. O motor parte
fechado em estrela, ou seja, tensão maior porem recebendo tensão de triângulo, ou seja, menor tensão, após alguns segundos (aproximadamente de
4 a 10 segundos) o motor sairá do fechamento estrela pra o fechamento triângulo. Apropriada para máquinas com conjugado resistente de partida até
1/3 do conjugado de partida do motor, ou seja, é aplicada quase que exclusivamente para partidas de máquinas em vazio, ou com pouca carga.
Somente depois de se ter atingido a rotação nominal a carga plena poderá ser aplicada.
O conjugado resistente da carga não deve ultrapassar o conjugado de partida do motor, nem a corrente no instante da comutação deve atingir
valores inaceitáveis (muito elevados), pois neste caso aquela redução de
corrente do primeiro instante da partida não ocorreu no segundo momento.
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É fundamental para a chave de partida estrela-triângulo que o motor
tenha possibilidade de ligação em dupla tensão, (220/380Vou 380/660V ) e que a menor tensão, ou seja, tensão em triângulo coincida com a tensão da
rede. Os motores deverão ter seis bornes de ligação. Nesse diagrama adicionamos mais um dispositivo de proteção o relé
seqüência de fase que impedira uma possível inversão de fase do sistema, permitindo assim que o motor apenas funcione em um sentido.
Aqui Haverá dois momentos, partida onde o motor partira com tensão reduzida com fechamento em estrela e em seguida o motor passara a
funcionar com tensão nominal, ou seja, fechamento em triangulo. Sendo assim C1 e C3 acionará primeiro após o comando C1 responde
pela alimentação nos terminais 1, 2 e 3 do motor e C3 fará o fechamento da estrela após a contagem do tempo do relé C3 será desacionado acionando C2
que fará o fechamento triangulo do motor conectando os terminais 1-6, 2-4 e o 3-5 do motor recebendo tensão nominal.
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Obtendo as três fases e estando na seqüência necessária para o
funcionamento no sentido horário os relés falta de fase e a seqüência de fase comutará seus contatos 15-16 para 15-18 liberando o acesso ao comando que
ao pressionar B1 alimenta o relé temporizador estrela - triângulo que comutará seu contato 15-18 acionando C3 que por sua vez comutará os contatos 13-14
acionando C1 e 21-22 eliminando a possibilidade de acionamento de C2 antes da contagem do tempo do relé. C1 acionado comuta seus contatos 13-14
selando todo o sistema e 23-24 que fará com que ele permaneça acionado no instante que relé temporizador comutar para triangulo já que C3 terá que sair
para C2 entrar. Depois de decorrida a temporização selecionada em T1, o mesmo abre seu contato 15-18, desenergizando o contator C3 que comutará
seu contato 21-22 permitindo a possibilidade de acionamento de C2, depois de decorrido o tempo pré-estabelecido de 100ms (fixo) do relé estrela - triângulo
o contato 25-28 do relé de tempo fecha-se, energizando o contator triângulo C2.
-Partida Compensadora
Esta chave de partida alimenta o motor com tensão reduzida em suas
bobinas, na partida. A redução de tensão nas bobinas (apenas durante a partida) é feita através da ligação de um autotransformador em série com as
mesmas. Após o motor ter acelerado as bobinas voltam a receber tensão nominal.
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O autotransformador consiste em um transformador onde seu bobinado primário e secundário estão no mesmo enrolamento.
A redução da corrente de partida depende do Tap em que estiver ligado o autotransformador.
TAP 65% - Redução para 42% do seu valor de partida direta;
TAP 80% - Redução para 64% do seu valore de partida direta. A chave de partida compensadora pode ser usada para motores que
partem sob carga. O conjugado resistente de partida da carga deve ser inferior à metade do conjugado de partida do motor.
No diagrama de força no momento da partida o autotransformador terá que entrar junto com o motor onde será alimentado com as fases R, S e T no seu
bobinado primário pelo contator C2. O tap selecionado se encarregará de alimentar o motor com as fases ficando em série com as bobinas do mesmo. C3 fará o fechamento do secundário do trafo que terá de ser conectados entre si dessa forma
temos o momento da partida que apos temporizado C1 conecta o motor direto a rede de alimentação
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No comando vermos a inserção do Relé Supervisor Trifásico onde fará a supervisão das fases apos isso veremos que depois de pressionado B1 acionará
C3 que garante o fechamento do secundário do trafo liberando-o pra partida, C2 será acionado pelo contato 13-14 de C3 que comutará após o seu
acionamento também comutará 21-22 impedindo que C1 entre junto à partida. C2 após acionado comuta seu contato 13-14 retendo ai C3 e a si mesmo, o seu
contato 23-24 aciona o temporizador que após acionado dará inicio a contagem do tempo predefinido para a partida, após a contagem T1 comuta
seu contato 15-16 retirando C3 liberando o acionamento de C1 pelo contato 13-14 de C2 que ainda está acionado e com C3 desacionado seu contato 21-22
volta para seu estado de repouso (fechado) liberando o acionamento de C1 que após acionado comuta os seus contatos 13-14 onde fica retido por ele, 31-
32 que retira C2 de acionamento, e 21-22 que impede que C3 acione antes de uma nova partida. Observe que após o desacionamento de C2 o temporizador
também não permanece acionado diferente do diagrama da partida anterior. O
temporizador utilizado deverá ser um com retardo na energização.
-Partida Motor Dahlander O sistema mais comum que se apresenta variação de velocidades em um
único motor. Esta ligação implica numa relação de pólos de 1:2 com
conseqüente relação de rotação de 1:2. Podem ser ligadas da seguinte forma:
Conjugado constante:
O conjugado nas duas rotações é constante e a relação de potência é da ordem de 0,63:1. Neste caso o motor tem uma ligação de ∆ /YY e Este caso se
presta as aplicações cuja curva de torque da carga permanece constante com a rotação.
Exemplo: Motor 0,63/1 cv – IV/II pólos - ∆ /YY.
Potência constante: Neste caso, a relação de conjugado é 1:2 e a potência permanece
Exemplo: 10/10 cv – IV/II pólos –
Conjugado variável
Neste caso, a relação de potência será de aproximadamente 1:4. É muito
aplicado às cargas como bombas, ventiladores. Sua ligação é Y/YY. Exemplo: 1/4 cv – IV-II pólos – Y/YY.
No próximo diagrama veremos uma partida com um motor Dahlander com um conjugado constante, no entanto devemos lembra que sua potencia
varia com a comutação de velocidade. Iremos acionar as duas rotações manualmente a comutação de velocidade será feita através de botoeiras de
forma a quando acionada uma rotação devera comutar instantaneamente a outra. Assim temos:
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Usaremos um motor Dahlander dois e quatro pólos a menor rotação
poderá ser aciona acionada alimentando os terminais 1U, 1V, e 1W então aciona-se C1 que alimenta com as fases R, S, T esses terminais.
Observe que temos dois reles térmicos nessa chave devido a seleção de
velocidade teremos corretes diferentes em circulação. Para selecionar a maior rotação alimenta-se 2U, 2V e 2W onde aciona-se
C2 para alimentar com as fase R, S e T esses terminais e os terminais 1U, 1V, e 1W serão conectados entre si onde C3 faz esse fechamento então temos:
Para a menor rotação aciona-se C1 Para maior rotação aciona-se C2 e C3
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Pressionando B1 aciona C1 que comuta seu contato 13-14 retendo-se e o 21-22 que fará o inter-travamento com C2 e C3 observe que é uma partida
com acionamento instantâneo, ou seja, se pressionarmos B2 o seu contato 1-2 desacionará a linha de C1 comutando o seu contato 21-22 de volta pra o seu
estado inicial (normalmente fechado) dando acesso ao acionamento de C2 e C3 pelo contato 3-4 de B2 que após acionados C2 comuta seu contato 13-14
retendo C3 e a ele mesmo e o 21-22 junto com o 11-12 de C3 fará o inter-travamento mecânico em C1. Note que não se precisa desligar o circuito pra se
ter a troca de velocidade basta pressionar qual quer botoeira B1 ou B2, B0
desacionará o comando a qual quer momento.
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-Frenagem Por corrente contínua
Em alguns casos necessita-se que o motor na hora da parada tenha sua
rotação interrompida, ou seja, precisamos de alguns dispositivos que atuem
como freios para parada total ou parcial de sua rotação. Existem varias maneiras de se executar a frenagem do motor pode ser
freios mecânicos pode-se usar frenagem por contra corrente que consiste em uma inversão de fase no instante da parada e um dos métodos mais utilizado
que á frenagem por corrente retificada onde aplicamos corrente contínua nas bobinas oriunda de um transformador é uma ponte retificadora com isso temos
um campo magnético invariável formado em seu estator, ou seja, com polaridades definidas fazendo com que o rotor também tenha sua polaridade
fixada ocorrendo assim à atração de pólos com isso consegue-se a frenagem.
Veremos a seguir os diagramas de um motor com frenagem por corrente
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Usaremos uma partida direta com a colocação de um transformador com
uma ponte retificadora onde C1 aciona o motor alimentando-o com as três fases, C2 e C3 aciona o sistema de frenagem C3 alimenta a ponte retificadora
com a tensão e corrente ainda alternada vendo do transformador que após der retificada é lançada no motor por C2 ocorrendo à frenagem.
Com os dispositivos de proteção liberando o comando pressionando B1 aciona
C1 que comuta sue contato 13-14 retendo-se e o 21-22 impedindo que a frenagem seja acionada antes de ser pressionado B0 que como vemos pelo
contato 1-2 desaciona C1 e aciona C3 pelo contato 3-4 que comutará seu contato 13-14 acionando C2 para liberar a frenagem do motor.
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24. Instrumentos de Medidas Elétricas
Antes de instalarmos um instrumeto de medidas devemos observar algumas características importantes expressa em simbologias explicitas em
seu visor como principil de funcionamento, posição de instalação escala de medição, grandeza elétrica a ser medida, classe de precisão dentre outros.
Simbologia dos Instrumentos de Medidas Elétricas Para ter segurança no uso dos instrumentos de medidas elétricas você deverá escolher aquele que tem as características necessárias à medição a ser
feita.
Para tanto, observe que os instrumentos se distinguem por símbolos gravados em seus visores.
Classe de precisão: A precisão do instrumento é indicada pelo seu erro em
porcentagem do seu valor, no fim da escala.
Exemplo: Qual é o erro de um amperímetro para 60 A da classe 1,5, quando o
instrumento indica 40 A?
Erro de medição 1,5% de 60 A = 0,015 x 60 = 0,9 A O valor real está entre 39,1 e 40,9 A.
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Simbologia quanto às unidades de medidas
Simbologia quanto ao princípio de funcionamento
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Simbologia quanto à posição de funcionamento
Os instrumentos de medidas elétricas são construídos para funcionar em três posições: Vertical, horizontal e inclinada.
Normais: 2A, 2B, 2C e 2D.
Nas outras posições, mencionar o ângulo de inclinação . Há instrumentos que não trazem o símbolo característico da posição de
funcionamento. Eles podem funcionar em qualquer posição.
Note que na posição inclinada o símbolo assinala também os graus da inclinação além dos símbolos normalizados, você poderá encontrar outras
formas de representar a posição do instrumento:
Posição Horizontal
Posição Vertical
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Simbologia quanto ao tipo de corrente
Além dos símbolos normalizados, você poderá encontrar outras formas
de representar o tipo de corrente.
Instrumento que mede ambas as correntes
Simbologia quanto à tensão de isolação
Tensão de isolação ou tensão de prova. É o valor máximo de tensão que um instrumento pode receber entre sua parte interna (de material condutor) e
sua parte externa (de material isolante). Esse valor é simbolicamente representado nos instrumentos pelos
números 1, 2 ou 3, contidos no interior de uma estrela.
Note que os números significam os valores de tensão de isolação em KV.
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Observação: A existência da estrela sem número em seu interior indica que o valor da tensão de isolação é de 500 V. Usar instrumentos de medidas
elétricas que apresentam tensão de isolação inferior à tensão da rede a ser medida pode causar danos aos instrumentos e risco do operador tomar choque
elétrico. O instrumento pode ser utilizado, sempre que sua tensão de isolação for maior que a tensão da rede.
Simbologia quanto à classe de precisão
A classe de precisão dos instrumentos é representada por números. Esses números também são impressos no visor dos instrumentos.
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25. Transformadores de Corrente (TC)
Um transformador de corrente ou simplesmente TC é um dispositivo que reproduz no seu circuito secundário, uma amostra da corrente que circula no
enrolamento primário. Esta corrente tem proporções definidas e conhecidas, sem alterar sua posição vetorial.
As relações mais utilizadas no mercado são de
xx/5A e xx/1A, ou seja, a corrente do primário é
amostrada e tem como saída no secundário 5A ou 1A. Por exemplo: 1000/5A – Uma corrente no primário de 0
a 1000A é amostrada e no secundário teremos 0 a 5A. Esta aplicação é largamente utilizada em circuitos de
medição, onde seria economicamente inviável medir utilizando equipamentos para altas correntes.
Os transformadores de corrente, também chamados de transformadores de instrumentos, utilizados em correntes suficientemente reduzidas e isoladas
do circuito primário de forma a possibilitar o seu uso por equipamentos de medição, controle e proteção.aplicações de alta correntes), fornecem correntes
suficientemente reduzidas e isoladas do circuito primário de forma a peossibilitar o seu uso por equipametos de medição, controle ou proteção .
São classificados de acordo com o modelo
do enrolamento primário, já que o enrolamento
secundário é constituído por uma bobina com derivações (taps) ou múltiplas bobinas ligadas em
série e/ou paralelo, para se obter diferentes relações de transformação. Quanto aos tipos
construtivos, os TCs mais comuns, são tipo enrolado,tipo barra, janela, núcleo dividido, tipo bucha, com vários
enrolamentos primários e com vários núcleos
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Aplicação – partida direta com medição de tensão,corrente e
freqüência elétrica.
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26. Réles de Controle de Nível ou Réles de eletrodos
Os controladores de nível são reles que permitem o controle de
reservatórios de líquidos condutores. Podem operar com diversos tipos de
eletrodos ou sondas podem detectar diferentes tipos de líquidos com diferentes condutibilidades e possuem ajuste frontal para adequação à resistividade dos
líquidos utilizados e às condições do processo. Tem uma ampla aplicação em controle de acionamento bombas
submersas e no controle de tanques e reservatórios
-Relé de Nível Inferior (RNI) Os RNIs são relés que monitoram o nível de um reservatório inferior (ou
poço), somente ligando o motor quando houver água suficiente, não permitindo o funcionamento do motor (bomba d’água) sem água no
reservatório. Os níveis mínimo e máximo do reservatório podem ser determinados pelo posicionamento dos três eletrodos sensores de forma a
evitar acionamento repetitivo do motor. Em caso de falha na alimentação do relé o motor permanecerá desligado.
-Relé de nível superior (RNS) Os RNSs são relés que monitoram o nível de um reservatório superior (ou caixa d’água), somente ligando o motor quando o nível da água estiver abaixo
do nível determinado, e não permitindo que seja ligado se o reservatório estiver cheio. Os níveis mínimo e máximo podem ser determinados pelo
posicionamento dos três eletrodos sensores de forma a evitar acionamento repetitivo do motor. Em caso de falha na alimentação do relé o motor
permanecerá desligado.
Eletrodos de nível São eletrodos usados para detectar o nível de água em um reservatório.
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-Relé de nível duplo (RDN) TRON O RDN é um relé que monitora simultaneamente o reservatório inferior e
superior, fazendo o papel dos dois relés anteriores (RNI e RNS) em um mesmo produto. Os níveis mínimo e máximo podem ser determinados pelo
posicionamento dos eletrodos sensores.
27. Programador Diário/Semanal (PDS) TRON
Descrição: O Programador Diário/ Semanal PDS permite o
acionamento/desacionamento de equipamentos elétricos nos
horários e dias da semana pré-estabelecidos em ciclos diários ou semanais. Todas as programações são acessíveis através do
teclado frontal do aparelho e as indicações de dia, hora e estado do relé são feitas através do display em LCD. O dispositivo é
dotado de uma bateria recarregável, para que, em caso de falta de energia, todos os dados fiquem retidos na memória. Está
disponível em caixas MG para inserção em trilho 35 mm.
Aplicação: Possibilita diversas aplicações como: controle de irrigação,
aquecimento central, comedouro e bebedouro para granjas, iluminação em vitrines, luminosos de lojas, bancos, painéis comerciais, bombas, aquecedores
e filtros para piscinas, câmara e balcões frigoríficos, pré-aquecimento de máquinas e fornos, controle de sirene para entrada e saída de funcionários,
etc.
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Energizar o dispositivo através dos terminais A1 e A2, acertar o relógio
(horário e o dia da semana ) através do teclado frontal e introduzir as programações necessárias para a aplicação. As programações podem ser feitas
com um número máximo de 8 (oito) passos para comando LIGA e 8 (oito) passos para comando DESLIGA, totalizando 16 passos de memória de
programação. Para ampliar os dias de programação, o aparelho é dotado de uma função que possibilita a distribuição da programação em dias individuais
e/ou em blocos de dias. Obs.: Toda a instalação elétrica deve ser feita com a rede desenergizada.
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TE
MPO
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28. Acionamento com seleção de Motor-Bomba com
controle de Nível
Partiremos dois motores controlados por um programador que de acordo
com sua programação comutará entre ambos os motores de acordo com a hora e o dia da semana programada.
O acionamento dos motores será feito através de controle de nível em modo automático comandados por reles de nível inferior, superior ou chave
bóia e teremos uma chave com trava com três posições para comutar entre comando desligado, comando manual e comando automático. No comando
manual o acionamento dos motores será feito através de botoeiras tendo em
vista que um motor só poderá ser acionado quando outro estiver desligado. Veremos a possibilidade de usar uma Chave Bóia no reservatório
superior utilizando apenas o relé de nível inferior conectando a bóia entre os bornes 15 e 16 do comando caso queira utilizar o reler de nível superior deve-
se conectar o borne 15 ao 16 por meio de um Jumper.
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29. Sensores Indutivos e capacitivos
Sensores são componentes que realizam uma comutação elétrica sem
haver contato físico. Podem atuar pela aproximação de algum material, ou,
ainda, pela variação de alguma grandeza física, como temperatura e pressão. São diversos os tipos de sensores, cada um com sua característica de
acionamento.
Os sensores indutivos atuam pela aproximação de materiais metálicos; já os sensores capacitivos atuam com a aproximação de qualquer tipo de
material. Existem também os sensores magnéticos, que fazem
à comutação elétrica mediante a presença de um campo magnético externo, proveniente de um imã permanente ou
de um eletroímã. Os sensores ópticos atuam quando ocorre a interrupção dos raios de luz provenientes de um emissor
para um receptor, devidamente alinhados.
A ligação de um sensor a um circuito divide-
se basicamente em dois tipos: sensores para ligação direta devendo-se observar sua tensão e
corrente máxima e sensores para ligação indireta,
devendo-se ligar com relés apropriados, onde estarão os contatos para comutação.
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CENTEC – CENTRO DE ENSINO DE TECNOLOGIAS
Elaboração e diagramação: Robson Wagner Gomes da Rocha Finalização: Robson Wagner Gomas da Rocha Impressão/Encadernação: copy 10
“Sempre estudem e nunca abusem” Robson Wagner – instrutor e diretor do Centec cursos